低压电工教学篇1
关键词：低压电气线路；教学模式；教学改革
中图分类号：G642.0？摇文献标志码：a文章编号：1674-9324（2014）10-0038-03
近年来，高职院校都在探索如何提高学生的培养质量，从根本上提高学生的实践技能和创新意识，培养面向生产、建设、服务和管理第一线需要的高技能人才，这成为高等教育教学改革面临的重要问题。各学院在探索以能力培养为核心的“教、学、做”一体化的教学模式，培养学生创新能力方面进行了不懈的努力和探索，这里笔者以自己的教学实践和体会对《低压电气线路》课程的教学改革谈几点看法[1]。
基于工作过程的教学理念，是改变以往学科体系的教学方式，打破教材本身的框架，把专业所有的相关知识都汇聚起来，以一个问题或目标为主线，把整个专业的教学演变成为一个连贯的、实际操作的业务训练[2]。近年来，我们通过《低压电气线路》课程的改革，在探索以能力培养为核心的基于工作过程的教学模式，培养学生创新能力方面进行了不懈的努力和探索，教学效果显著。
一、高职课程改革的必要性
在我国职业教育快速发展的同时，呼唤着深入开展教学改革。教育在新时期实现科学发展的任务艰巨而紧迫[3]。高职教育的特点是强调工学结合，强调实践教学，强调学以致用，培养学生的职业能力，可持续发展能力。针对当前学生基础薄弱、缺乏创新精神、缺少学习方法和学习兴趣的现状，当前的高职教育不仅在于传授知识，还要面临着帮助学生打基础、提兴趣、教学习方法及培养能力的多重任务[4]。传统的教学模式在当前的教育教学环境下已经不能适应高职教育的发展。基于工作过程的课程教学改革，真正地把课程所对应的工作任务的真实教学环境与高职教育课堂有机联系起来，促使学生实现学习与工作的零对接。
二、高职课程教学改革的思路
当前，高职课程教学改革实施的主流思维为：构建完整的工作过程，通过对具体职业内容和方法的改革、拓展，实现工作与学习相结合，把工作任务融合到学习过程中，实现以不同岗位工作任务为核心的课程设计[5]。低压电气线路课程开发的思路：首先，根据职业岗位任职要求和人才培养目标进行课程内容整合，确定教学内容；其次，鉴于学生基础薄弱的现状，适当降低理论起点；第三，与国际职业教育接轨，在教学模式、教学方法、考核方式上借鉴国外先进经验[6]。
三、低压电气线路课程改革的实施
1.解构重组教学内容。低压电气线路课程基于工作过程为导向的课程内容选取的标准是能够满足完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求，具有一定的针对性和适用性。它是高职机电、电气等专业的一门重要专业课，是一门工程性和实践性很强的课程。这门课程是由原来的《电工学》、《电机与电气控制》课程根据实际工作需要进行取舍后形成的一门课程。
这门课程的内容是按照维修电工和电气设备安装工职业或从事机电一体化技术的高级技能岗位需要的能力和要求来设计课程，对原来的学科体系进行解构，打破原有的学科型理论体系，把电工技术、电机学、低压电器和电气设备控制技术等知识融合在一起，以培养维修电工应用技能和相关职业岗位资格证为基本目标，紧紧围绕工作任务的需要来选择课程内容，重新组合教学内容，创建七个典型的教学情境，分别是直流电路的分析、交流电路分析、照明电路的安装与调试、变压器的结构应用分析、电动机的拆装、常用低压电气设备、电动机常见控制电路的设计、安装、调试与维修。每个教学情境根据教学要求设计若干个任务，学生通过完成任务的方式学习理论知识、掌握实践技能。
2.创新教学模式和教学方法。低压电气线路课程对实践要求很高，要达到本课程的教学目标，只在课堂上和书本上是无法实现的，必须附加大量的实践教学内容，以往的教学是以理论为主，实践为辅，其弊病是理论与实践相脱节，实践课时远远不够，改革后的课程采用理论与实践一体化的教学模式，即打破理论教学与实践教学的界限，以实训室为主课堂实施教学，使讲课、演示、仿真模拟、实训有机地形成一个整体。经过几年的教学实践，总结如下：（1）职业素养教育贯穿在教学的各个环节。高职院校能否向企业输送真正合格的高技能型人才，学生的职业素养问题是瓶颈。所以在实践教学中，按照实际工作的操作规程严格要求学生，如学生进入实训室就如同进入工作现场，首先安全第一，遵守规章制度，节约耗材，增强主人翁意识，加强团队合作和吃苦耐劳精神的培养，并将职业素养纳入学生的综合评价考核体系。（2）创新教学方法。模块化课程采用小组学习的方法，分组时根据学生的学习能力强弱进行搭配。教学过程采用资讯、决策、计划、实施、总结、评价六步教学法。在讲授新内容前下发学习任务单，让学生提前做好搜集资料和小组讨论的准备工作，形成明确的方案，在教师的指导下，动手实践，完成任务，教师根据各组的表现，进行总结和评价。这样做既能提高学生的积极性，又能促进学生间的团结协作、互帮互助。（3）有效的教学团队运行机制。这里说的团队有两层含义，一层含义是指所有讲授《低压电气线路》模块的教师组成一个教学团队，设有一个团队负责人，团队负责人负责组织安排该模块的教学活动。教学团队实行周例会制度，根据教学进展情况总结本周效果，根据学生实际学习情况，共同制定、调整教学任务的难度和授课学时，安排下周教学工作，学要求，做好集体备课。第二层含义是指教学过程采用团队授课，上课时至少有两名教师，其中至少有一名是“双师型”素质教师，教师在教学能力上实现互补。团队教师除了要完成教学工作，还要管理学生的出勤，关注学生学习状态和情绪变化，团队教师定期与学生沟通交流，了解学生学习中存在的问题，记录每位学生的学习情况，以便有针对性的进行指导。（4）组织技能大赛。学生在课程结课前，平行班之间要组织技能大赛，通过大赛达到以赛促教、以赛促学的目的，同时检验任课教师的教学质量、教学水平，推动教师业务素质的提高。
3.改革考核方式。（1）理论考核方式，变期末考核为全程考核。传统的理论课考核方式是：平时30%+期末70%，基本上是以期末一张考卷决定课程成绩，这种考核方式的弊端是缺乏对学生平时学习情况的检查、监督，个别学生平时不学习，期末考试之前搞突击，由于是临时记忆，根本没有掌握知识的实质，学习质量无法保证。针对此情况我们改革成绩评定方式，加大平时考核力度（有任务考核和阶段考核），变期末考试为全程考核，课程总成绩=平时分（上限50分）+期末考试（上限50分）+创新分（上限10分）。以上的教改措施，调动了学生学习积极性，培养了学生自主学习的能力。（2）实践技能考核，把实训考核变成质量环节的全面考核。以往的实践考核成绩只根据学生的实验报告给出，因此，学生只重视报告的撰写，不重视对实验原理的理解和操作能力的训练。针对此情况，我们提出了质量环节的全面考核，考核指标包括职业技术规范，安全操作规程，实践任务的设计、安装、调试能力，故障排查能力，创新能力，实验报告撰写能力。
四、改革成效
《低压电气线路》课程基于工作过程的教改方案经过几届学生的实施，取得了显著的效果。主要体现在下面几个方面：
1.规范了教学内容与教学要求。传统教学过程中，由于各专业教师对这门课的理解和认知程度不尽相同，对重点与非重点的把握也不一样，所以，专业教学的实施过程会有一定的差别，在教学要求、教学内容等方面难以统一。而实施教改后，采用团队授课的方式，课程标准和授课计划都是经过集体讨论共同制定，具体实施过程有团队负责人管理，教学质量还可以通过技能大赛来进行检验。
2.教学质量显著提升。传统教学模式下，重理论轻实践，难以调动起学生的积极性，维修电工职业资格证的获取率较低，不利于培养技能型人才。教学改革后，学生的学习状态、精神面貌都有很大变化，真正的实现了从要我学习到我要学习的转变，双证书获取率显著提高，同时带动了其他课程的学习。
3.加快了“双师型”素质教师队伍建设。传统教学方法，不利于造就一支既能讲授专业理论，又能指导学生实践的复合型专业教师队伍。改革后的教学方式采用团队授课、一体化教学，教学团队常采用以老带新的方式组合，这样就推动了青年教师的快速成长。
五、结束语
《低压电气线路》是一门工程性、实践性很强的一门课程，在近几年的教学实践过程中我们体会到，必须准确定位课程教学目标、改革教学模式、采用多种灵活的教学方法，注重理论联系实际，注重实践技能的培养，就可以取得令人满意的教学效果。
参考文献：
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[7]罗静，江金强，刘晓亚.中新两国大学化学教育比较中的思考[J].广州化工，2010，（12）.
低压电工教学篇2
【关键词】工厂供电教学方法实践教学
【中图分类号】G712【文献标识码】a【文章编号】1674-4810（2013）32-0185-01
工厂供电课程是中职学校机电专业的一门重要的专业课，主要讲授工厂变配电所的设计和运行情况。本课程的特点是实践性强，应用范围广，综合能力强。为了更好地结合中职生的教学现状，运用恰当的教学方法尤为重要。从本课程的实际出发，在原有教学的基础上进行探讨与实践，将课堂、多媒体教学、实习实训教学的教学方法综合在一起，以加强学生的专业技能，为将来的就业打下良好的基础。
一增强课程的教学方法和实用性，提高教学质量
工厂供电是多门课程的综合，选择合理的教材能使课堂的教学达到事半功倍的教学效果。在实际教学中，教学应适应中职生的培养目标，突出课程的实用性，针对以后的就业岗位的职业能力培养和理论结合实际能力的特点，教师应该在教材的基础上进行加工，本着以学生为中心，以知识掌握为基础，以能力培养为主线，以提高素质为目的的教育模式进行教学。
例如在讲解工厂电力负荷计算的二项式系数法时，可以引出提问：多组用电设备的计算负荷怎么计算？让学生带着问题找答案，以提高教学的效果。例如在讲解短路电流的计算时，可以提出：同一电阻或电抗值在计算低压侧的短路电流和计算高压侧的短路电流时不相同，需要进行等效换算吗？为什么？通过讨论，学生可以牢固的掌握知识点。例如在讲授低压电器时，应结合中职学生的特点，进行各种开关电器的应用举例，重点讲解低压一次设备的应用，教材中所涉及的内容较少，教师应联系实际的生产加以适当补充。例如低压熔断器式的刀开关安装在低压配电屏上，不带灭弧罩的刀开关一般只能在无负荷情况下操作，作隔离开关使用。教学中应力争理论结合实际，减少复杂公式的计算，突出生产实践中的应用，培养学生分析问题和解决问题的能力，突出中职教育的特点，为今后学生进入工作岗位打下基础。
二结合多媒体教学方式，提高教学效果
将教学方法优化组合，根据教学内容和对象，采用多种教学方法。中职学生的思维比较活跃，教师可以采用启发式教学提高学习的注意力，唤起他们的学习兴趣，发挥他们的主观能动性。工厂供电是理论和实践性都很强的专业课，在教学中如果只局限教师的讲和学生的听，就会有许多问题难以表述清楚，不但浪费时间，还会使学生理解遇到困难。教师应结合多种教学方法来解决问题。例如在讲解过电压与防雷一节课时，可借助多媒体课件将避雷针保护的区域标出来，通过动画的形式提高课堂效率。例如在讲授低压断路器过电流脱扣的动态原理分析中，如果采用传统的讲解方式很难表达一个完整的动态过程，使学生在理解和接受上出现困难，而多媒体教学恰恰能以图文并茂的形式表现出来。例如在讲授雷电过电压这部分知识时，雷电波侵入变电所，运用多媒体课件表达就非常形象生动，可大大增强了学生对抽象事物与过程的理解和掌握，这既加大了教学容量，同时还增强了教学效果。例如断路器脱扣问题的教学分析，如果通过多媒体来解决就能达到良好的教学效果。当电路发生短路或过载时，不但可以演示低压断路器如何脱扣、触电如何断开的动态过程，而且还能很好地表达电磁系统的变化和热元件变形的情况，这样既激发了学生的学习兴趣，拓宽了学生的思路，又增强了课堂教学的感染力，营造了良好的学习气氛，提高了教学效果。
三结合现场教学，加强学生实践能力
低压电工教学篇3
关键词中职电工教学低压配电柜安装与调试
中图分类号：o213.1文献标识码：a
随着我国经济的迅猛发展，对电气运维人才培养的数量和质量都提出了更高要求。低压配电教学涉及电网用户侧的低压线路、配电设备，其型式和接线繁复，具有实践操作性强，教学组织过程安全要求高的特点，是电气工程及自动化专业的重要的教学内容之一。
低压配电柜根据其结构可分为抽屉式柜和固定式柜；根据其功能可分为：进线开关柜、联络开关柜、馈线开关柜、计量柜、无功功率补偿控制柜等；另外还可根据其安装场所和产品用途等进行分类，这里不一一详述。现在国内低压配电柜产品主要有mnS、GCS、GCK、GGD等。
一、低压配电柜安装前的准备工作
在中职电工教学中，低压配电柜安装与调试一节，首先要使学生了解低压配电柜安装前应该落实的事项：（1）配电房的装修工程是否已完成；（2）线路及其设备的各种预埋件是否已安装完成，已经完成了的要看是否符合设备配置与安装要求；（3）设备安装开始后不能再进行施工的其它工序是否全部完成。（4）低压柜进出配电柜的通道是否通畅，采用机械推运还是人力搬运，配电房门口是否能够通过。
其次是要求学生知道，低压配电柜经常会遇到低压配电柜净空不足的问题，配电柜采用上进上出，当进线采用电缆而不是母排的时候，由于柜子上部空间预留不够，导致电缆难以弯曲，特别是240mm2和300mm2及以上的电缆，要在现场进行弯曲是一件很困难的工作。同时施工单位由于现场条件所限以及主观方面的因素（成本、进度、设备、劳动强度等）现场制作的上下弯通大都不标准，达不到电缆正常的转弯半径要求，强行弯折的话会减少电缆的导电截面以及降低机械强度甚至破环绝缘保护，形成安全事故隐患；退一步讲也会对桥架盖板产生很大的应力，若桥架盖板与桥架连接不牢靠的话，则会将桥架盖板顶开，不美观的同时会存在维修空间狭小的问题，同时增加了安全用电的不可靠因素。从以上一个方面的分析可以看出，进行配电柜安装施工，应从几个方面综合考虑各种情况，做好事前控制。
第三是使学生知道勘查现场和审查图纸的主要。配电室应该是一个相对独立房间，它涉及到建筑、消防、电气的专业花，特别是现代化楼盘还涉及楼宇智能化功能，在施工过程中各个专业项目总会遇到一些比较复杂的问题，电气施工与建筑、消防等专业施工产生矛盾的经常的事情。因此，配电柜安装人员不仅要熟悉电气施工图，配电柜安装位置、安全距离，还要规划电缆或母排的敷设方式和敷设路径，选择合适的调运设备和工具等等。
二、根据用户的需求和适应范围选择控制柜体
对于选择低压控制柜体的问题，我们在教学过程中要告诉学生，一般用户低压配电柜的三种类型：（1）GCK柜适用于住宅楼、工矿企业等。其互换简便，占地面积小，供电安全，连续性、可靠性高，安装维修方便，可作为受电、馈电、照明及电动机控制之用。（2）mnS、GCS柜适用于发电厂、变电所、石油化工、冶金、轧钢、轻纺等企业、公用建筑以及电动机负荷较多的场所。其抽屉单元安装空间大，抽屉及功能隔板均采用阻燃性材料制作，安全防护等级高，并可与程序控制器或微处理器组成供配电自动控制系统，实现集中或自动控制。（3）GGD柜适用于工厂车间及箱式变电站的配电之用，比较经济、方便，缺点是防护等级较低。对于水厂、电厂或工厂中控制大电动机的变频柜、软启动器柜、控制柜等均可采用。以上是几种常用的低压配电柜的适用范围，实践中选用配电柜应根据负荷级别、用途、应用场所及用户的经济情况选择性价比较高的产品。
依据客户及图纸的要求，选择合适的配电柜柜体，也是保证安装质量的一个重要前提。在使用GGD、GCK、GCS、mnS、mCS等型号低压配电柜之前有很长一段时期pGL和XL-21柜型是主流型号，pGL和XL-21柜型主要是采用薄钢板和角铁烧焊加工再喷涂而成型，加工时间长、工艺繁琐、美观型差、强度不够、防护等级低，安装质量难以保证，这是pGL和XL-21柜退出主流市场的一个原因。
三、低压配电柜的安装
在低压配电柜的安装教学过程中，我们要告诉学生，首先是安装基础槽钢，按图纸所标位置配合土建工程进行预埋。也有的方式是预埋钢板，然后将槽钢焊接在钢板上。在现场焊接需要能承受一定负荷的电源，焊接之后还要进行除锈油漆等二次清理工作，非迫不得已不应在现场焊接槽钢。
安装基础槽钢时，应用水平尺找平、找正，由于槽钢达到十几米甚至更长，实际采用充水的软胶管去找平，因为水平尺最多只有1米，而软胶管可以达到数十米，数量多且精度要求严格的甚至采用水准仪找平。基础槽钢安装的不平直度及水平度，每米长时应小于1毫米，全长时应小于5毫米。保持配电柜基础的水平，这主要是为了保证配电柜安装时的平直，成列柜柜体排布紧密、牢固，避免由于外力挤压造成配电柜变形，特别是在抽屉柜系统，找平可避免引起抽屉抽拉机构卡死、配电柜内各小室之间绝缘损坏，防止造成电气事故。
基础槽钢安装完毕后，将柜外或结构引入的镀锌扁钢引入柜内（与变压器安装地线配合）与槽钢两端焊接，焊接长度为扁钢宽度的二倍，再将槽钢刷防锈漆和银色漆。
安装配电柜要按设计图纸布置将配电柜放于基础槽钢上，单独柜只找柜面和侧面的垂直度，成排配电柜各台就位后，先找正两端的配电柜，以配电柜2/3高位置拉线，逐台用垫片找平找正，柜如不标准以柜面为准。找正时采用0.5mm铁片进行调整，每处垫片不能超过3片。如果槽钢安装是水平的，柜体骨架强度达到要求，运输与装卸期间没有发生过碰撞，基本是不需要垫片处理的。aBB、施耐德的柜体在这方面做得很细致，每一个配电柜的实际规格尺寸都如说明书所列一致，安装的时候简易效率高。找平找正后，应盘面一致，排列整齐，柜与柜之间与柜体与侧挡板均应用螺栓拧紧，柜之间接缝处的缝隙应小于2mm。柜就位、找平、找正后，柜体与基础槽钢固定，柜体与柜体、柜体与侧挡板均用镀锌机螺丝连接。配电柜就位后一律采用螺栓与基础槽钢压接固定，严禁直接焊接。
配电柜的接地应牢固良好，虽然柜体与槽钢进行螺栓连接的时候就已组成一个导体，但是每台柜必须与基础型槽钢再做专门接地连接，用不小于6mm2铜接地线将配电柜上的接地端子与槽钢预留的孔位连接牢固。最后再次检查配电柜前后操作、维修距离是否符合要求。
四、低压配电柜的调试
低压配电柜的调试主要分为机械试验和电气调试。
1、机械调试。机械调试主要是对手操部件和抽屉的进行调试。检验每个机构是否灵活操作，质量可靠，抽屉在检验时要特别注意，连接与断开位置定位是否可靠尤为重要，因为这将直接影响到低压柜能否正常使用。
2、电气调试。电气调试主要包括：电气操作实验；连锁功能试验；绝缘测试。
（1）电气操作实验在安装和接线都正确的前提下，按电气原理图进行模拟动作验，即通电试验。主要包括：断路器合、分闸是否正常；按钮操作及相关的指示灯是否正常；手动投切是否正常；这种试验，要一台一台进行，先进行柜子的调试，然后将抽屉逐一调试如果是抽屉柜，要一只抽屉、一只抽屉调试。
（2）联锁功能试验通电检查操作机构与门的联锁，抽屉与门的联锁。在合闸（通电）情况下，门是打不开的。只有分闸以后，才可以开门。双电源间的机械或电气联锁在正常电源正常供电时备用电源的断路器不能合闸，在主电源切断时，备用电源自动完成互投。
（3）绝缘电阻测试为确保操作人员、柜体、柜内器件的安全，绝缘电阻测试是必不可少的。其主要测量的部位有：开关柜的主开关在断开位置时，同极的进线和出线之间；主开关闭合时不同极的带电部件之间；主电路和控制电路之间；各带电元件与柜体金属框架之间。测试时间要达到1分钟，测试电阻必须达到0.5mR。
（作者单位：中南工业学校）
参考文献：
[1]黄宵宁论输电线路虚拟仿真技术在输配电工程应用型人才培养中的价值[J]中国电力教育20082.
低压电工教学篇4
关键词：强化 概念 深化 电工 教学
电工作为一门专业基础课，广泛应用于机械、机电专业的教学工作中，应用于工业、农业生产领域和人们的现实生活中。如机床的控制，面粉机、抽水机的运转及电风扇、洗衣机的运行等等。如何提高电工课的教学质量，提高学生对电工基本概念、基本知识的理解和掌握程度，是广大电工教学工作者探讨的课题。
受生源条件的限制，技工学校不同于大学，不能选择学生，只能从教师自身方面寻求电工教学质量和效果的提高。因此基础知识教学、基本概念强化就尤为重要。
学生对基本知识、基本概念的学习，皮毛的、表面的知识还可以掌握，稍一深入或形式上有所变化，学生就感到头疼、困惑和不解。教师要根据不同情况采取有针对性的教学方法，使学生理解并掌握这些内容。
一、电阻的连接
电阻的连接是电工基础知识。简单的串并联，一眼就能看得出来，学生基本可以掌握，不存在太多问题。但是只要一变形式，对图形复杂一点、一眼看不出来的内容，学生的问题就出现了。电路是如何连接的、从何入手、怎样分析、怎样计算？这时教师要强调串、并联基本概念，它们的本质区别，让学生从概念上理解和掌握电阻的串联和并联。对于电阻连接的画法，教师要多出些题目，多举些例题进行分析和讲解（注意：举例要有质量，要有针对性），并留些题目由学生自己思考、自己练习、自己完成。通过例题的讲解、学生的思考练习使该问题得以解决、强化，得以巩固和提高，如图1所示。
二、电与磁
电与磁是电工的又一基本内容，发电机、电动机、电铃等都是电与磁内容的具体应用。如电与磁的方向、左右手定则的应用、楞次定律等是学生学习的又一难题。电磁基本定律是电工的基本内容，又是重点知识，学生必须理解和掌握。教师在这一内容的讲解上要下功夫、讲求方法。左手定则主要用于通电导体在磁场中受力方向的判定（主要用于电动机转向的判定），其中电流方向、磁场方向为已知，受力方向为待定量，需要通过判定获知。右手定则主要用于感生电动势或感生电流方向的判定，其中磁场方向、导体运动方向为已知，感生电动势、感生电流的方向由判定获知。然而二者用途又不绝对。左手定则一般适用于电动机，右手定则一般适用于发电机。因电动机中也存在反电势，反电势用右手定则判定；发电机克服的主要是电磁力，电磁力方向用左手定则判定。问题的实质还是要根据已知条件、未知条件来确定左右手定则的具体应用，如图2所示。
楞次定律是电与磁的又一基本定律。它判断的是线圈中感生电流的方向。线圈中感生电流产生的磁场方向总是阻碍原磁场的变化。我们不妨这样理解楞次定律：当线圈中原磁通增大时，感应电流产生的磁通阻碍线圈中原磁通的增大，这时感应磁通与原磁通方向相反；当线圈中原磁通减小时，感应电流产生的磁通阻碍原磁通的减小，其方向与原来磁通方向相同。即线圈中原磁通增大时，感应磁通将阻碍其增大；原磁通减小时，感应磁通将阻碍原磁通的减小。据此，感应电动势或感应电流的方向得以判定，如图3所示。
三、相位、变化率
在交流电路中，由于涉及相位问题，使得学生学习这一内容时难度增大。要弄明白这一内容，只从定义上讲解，学生也还是知其然不知其所以然。因此，必须使学生深入了解、掌握该内容。感性电路、容性电路中电压电流间的相位关系，自己从纯电感电路、纯电容电路着手讲解这一内容。下面以纯电感电路为例讲解电压电流间的相位关系，如图4所示。
按图4连接电路。图中低频信号发生器频率不超过6Hz，当开关闭合后，观察直流电流表、直流电压表的指针变化，研究纯电感电路中电流与电压间的相位关系。
可以看出电压表指针达最大值时，电流表指针为0。当电压表为0值时，电流表指针由0值指向最大值……由此，纯电感电路中，电压、电流不同相，相位相差π／2。
再由公式知，线圈的自感电压与电流的变化率成正比。当电流为零值时，其变化率最大、UL最大；之后电流越来越大，其变化率越来越小、UL越来越小；当经过π／2角度时，电流变到最大值，其变化率为零、UL为零值；之后电流逐渐减小，电流的变化率逐渐增大、UL反向增大。经过这样的讲解，学生明白了纯电感电路中电流、电压达到零值、最大值、反向最大值的时刻不同，相位相差π／2角度，且电流滞后于电压π／2角度。加上前面的电路连接，电压表、电流表指针变化情况的观察，结合波形图，学生对变化率问题、相位问题的理解既有感性的又有理性的，得以升华。依次，纯电容电路中电压、电流的相位问题，感性、容性电路中的电压、电流及相位问题逐步得以解决。t时刻线圈平面与中性面的夹角(ωt+φ0)叫交流电的相位。相位、变化率问题得以解决。
四、基尔霍夫定律
基尔霍夫定律是电工又一基本内容，也是电工课教学的重点内容之一。在这一内容的教学实践中发现，这也是学生的难点之一，容易引起困惑、不解。解题时思路不清、难以下笔。探究其原因，学生根本问题出在基尔霍夫第二定律（回路电压定律）的理解和应用上。“在任一时刻，沿任一闭合回路巡行一周，所有电压降的代数和等于零”。这是回路电压定律的原内容。关键是学生对电压降、代数和的理解存在疑虑，概念不清。为此，笔者主要从这两点下功夫，进行回路电压定律的讲解。电压降，即从高到低，指电压是降低的、电位值逐渐减小，无论是电动势还是端电压，均可这样理解。电阻上压降绝不可不讲，且必须讲透。即在外电路中，沿电流方向电压是降低的；反之，电压升高。（内电路中沿电流方向电位是升高的）！这样学生恍然大悟，从迷惑中解脱出来。什么是电压降、电位升、电位降，大脑中建立了清晰的概念。如此再解释一下代数和，设电压降为正，电位升则为负。结合具体例题，列方程，如图5所示，对于回路Ⅱ：
这样可以使学生理解回路电压定律。再加上适当题目的针对性练习，经学生的思考、演练和教师的指点后，学生将彻底掌握该内容。基尔霍夫定律教学也告一段落。
低压电工教学篇5
关键词：线路；电压降
一、电工教学中的线路电压降
在电工教学中，有这样一道习题：“如图1所示，打开和闭合开关K时，在R1上的电压是怎样变化的？试解释工厂邻近车间使用大型电炉时，厂房里照明电灯的亮度变暗的原因。”显然，题的前半部分是为了让学生在学完电源电动势及全电路欧姆定律一节后，理解路端电压是随外电阻的变化而变化的。题的后半部分似乎也应用前问得出的结论解释。电灯的亮度变暗是由于大型电炉的并入，系统负载电阻降低，电源两端的路端电压下降，使得灯两端的电压小于额定电压所致。这样的解释是否完善呢？笔者认为这只能说是原因之一，但不是问题的关键。
全国农业中专统编物理教材下册（辽宁省熊岳农业专科学校主编，农业出版社出版）也有一个类似的问题。原题为：“一只110V，25w的白炽灯接在电源上时，能正常明亮发光。在电路上并联一只110V，800w的电炉时，白炽灯变暗。这是什么原因？”该题被安排在学完电阻串并联一节后的练习中。它和前题的后半部分同属实践性较强的习题，在我们的生活中也常常遇到的现象。应怎样解释呢？一个重要的因素——线路电压降常常被忽视。例如，220V电网中一盏40w的电灯距电力变压器200m远，导线为2.5mm2的铝导线。根据电阻定律公式可计算得线路电阻为4×4Ω（20℃），电流强度为0.18a，线路电压降只有0.8V，灯两端的电压只比额定电压低0.8V，亮度的变化眼睛是观察不出来的。当并入一只800w电炉后，电流强度上升为3.55a，线路电压降高达15.62V。灯两端电压下降15.62V，其亮度变化是明显的。但此时电力变压器的次级端电压仍为220V，丝毫不变。这是为什么呢？因为电力变压器的容量比较大，次级电圈所用导线较粗，所以内阻一般很小，3.55a电流引起极小的电压降不是一般仪表所能测量出来的，可以忽略不计。电灯暗淡的原因只有一个——线路电压太大，导致灯两端电压下降过多，灯的亮度自然下降。
二、工厂使用大型电炉的线路电压降
工厂里使用大型电炉通常要单独配备变压器，如图2所示。在设计时，必须考虑变压器的容量要大于电炉的输入功率，同时也不允许使用中在该变压器上有过大的铜损失。所以它比起中、小型变压器内电阻要小。但大型电炉的电流极大，故电炉自备变压器的内压降当然也高。为不影响电炉的正常使用，通常采用高压配电。电炉变压器的B2与照明变压器的B3都接在配电网络的终端，它们共用至前级变压器的输电线L。虽然输电线路电阻不很大并且采用高压输电方式，由于电炉消耗电流极大，所以高压线上的电压降也不容忽视。它使照明变压器的初线电压降低，当然接在次级端的电灯两端电压也就降低了。这是造成电灯亮度变暗的主要原因。处理这一问题的方法可采用增大导线截面积和换用电阻率较小的输电线使之改善。
线路压降大与电源超负载两者都能引起电灯亮度变暗，但应区别开来给以不同的处理或改善的方法。例如用电高峰期负载过重，总电流增大，发电机的转速减慢，同时内电阻消耗功率增大，发电机过热，这时路端电压必然会因发电机的频率下降和内压降太大而降低的。要解决这一问题，供电部门采用的方法是“限电”。所谓限电即把供电网络中某些支路断开，使总负荷减小，降低总电流，恢复发电机频率提高路端电压。这样才能使未被限电的支路电灯恢复亮度。
低压电工教学篇6
关键词：计算机仿真；监测；故障诊断
作者简介：郑源（1964-），男，山东日照人，河海大学能源与电气学院副院长，教授；潘虹（1981-），女，江台人，河海大学能源与电气学院，讲师。（江苏南京210098）
基金项目：本文系2010年河海大学研究生精品课程建设项目（项目编号：26）的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：a 文章编号：1007-0079（2012）06-0110-01
随着水电机组设备的复杂化程度和监测水平的日益提高，机组的稳定性越来越受到重视。故障诊断是保障机组安全可靠运行的重要措施，它能够预防故障、避免事故，提高电站经济效益。近年来，水电机组故障诊断技术发展十分迅速，已形成了集计算机技术、信号处理技术、传感测量技术、模式识别技术和水力机械等多个学科为一体的、多学科交叉融合的综合性新理论与新技术体系。水电机组的监测与故障诊断也成为了能源动力专业重要的基础课程。
一、计算机仿真系统应用于水电机组监测与诊断教学的必要性
水电机组的监测与故障诊断课程是一门实践性极强的课程，要求学生具备清晰的工程概念。因此，要想达到理想的教学效果，仅凭课堂教学是不够的，还应为学生提供一个良好的实践教学环境。通常有两种方法帮助学生培养勘测、规划、设计、施工等方面的基本能力：一是在实习基地培训，但是电站出于安全生产的目的，往往不能满足学员的实习要求，即便在电站现场，也不能够参与现场运行管理，大多情况下以参观和听报告为主，教学的效果和质量不佳；二是建立教学实验室，通过模型试验进行实验教学，但是电站的模型试验台造价昂贵，而且由于水电机组监测与故障诊断课程的特殊性，许多故障试验不适合模拟。因此，如何改善和提高水电机组监测和故障诊断的实践教学环境，使学生能形成完整的工程概念，是该课程教学工作面临的一个重大的难题[1-2]。
综上所述，将计算机仿真技术引入到课程教学，创建水电机组的计算机仿真系统，打造机组运行、检修的全新仿真演练平台，不仅可以使学生对水电机组的结构和各组成部分有更直观和清晰的理解，而且通过对电站各种运行工况和故障异常的计算机模拟训练有效缩短了学生工作后的过渡周期，对提高工作适应能力具有重要作用。
二、水电机组计算机仿真系统
1.水电机组仿真系统的功能实现
计算机仿真技术是建立被仿真的系统的计算机模型，并在某些实验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术。它具有高效、安全、受环境条件的约束较少、可改变时间比例尺等优点，已成为分析、设计、运行、评价、培训系统的重要工具。
水电机组仿真系统基于实时动态建模理论和计算机可视化技术对水轮发电机组系统、计算机监控系统、油水风辅助系统等进行动态模拟，实现全工况、全范围的仿真，可模拟水电厂的各种正常操作和故障及异常。
水电机组仿真系统可模仿自动开机过程中导叶摆动、调速器故障（机械）、机组振动、导叶剪断销剪断、机组运行中导叶开度与微机调节开度不匹配、主配压阀活塞（包括辅助接力器及引导阀）卡死、机械过速（调速器异常）、电气过速（调速器异常）、机组甩负荷等水机及调速器故障异常，同时可以模拟推力轴承温度高、上导轴承温度高、发电机冷风温度高、发电机热风温度高、推力轴承油槽油位低、上导油槽油位低、集油槽油位异常、压油槽油位异常、压油装置油压异常、压油槽自动补气装置故障、工作门全开后油泵未停、高油压保护动作、工作油泵不出油、漏油泵故障、工作阀门油系统油压低、水导水中断、空气冷却水中断、上导冷却水中断、推力轴承冷却水中断、顶盖水位过高等辅机系统故障异常。
2.水电机组仿真系统的开发
水电机组仿真系统的建模比较困难，由于转速、流量、导叶开度之间的关系为非线性关系，而且具体的实验数据也难以大量获取，为了取得好的模拟效果，可以采用实验曲线插值和公式计算相结合的方法，仿真各种启停操作、正常运行和故障运行工况，通过运行人员的操作结果（正确操作或误操作）与实际机组相一致，完全复现了实际机组的逻辑关系。辅机部分的仿真主要包括油、水、风三大系统的仿真。水系统包括供水系统和排水系统，供水系统分为技术供水系统、生活用水和消防供水系统，其中技术供水系统是重点，又分为冷却水系统和水系统；排水系统主要包括机组检修排水系统和厂房渗漏排水系统。油系统分为透平油系统和绝缘油系统，透平油系统包括调速器系统的操作油和机组各轴承的油；绝缘油系统主供主变压器和厂用变压器用油。风系统包括低压气系统和高压气系统。辅机部分的仿真在满足能量守衡和质量守衡定理的前提下，根据热力学的原理计算所需各点的温度，并通过管网计算理论得到各节点的压力和流量。
水电机组仿真系统除了实时监测机组运行参数外，还可以实现正常操作训练以及故障异常操作训练。通过给定操作任务，学生在计算机上进行参数设置，可以进行开、停机，并网，增、减负荷，切换开关和倒闸等各种日常操作，操作过程与现场基本一致。此外，仿真系统可以复现现场的事故和异常，尤其是对于那些在现场很少发生而又必须正确判断、迅速准确无误进行处理的故障，也可以模拟。可以通过教师在教员机上定义或学生自行设置来改变系统运行状态进行故障模拟，并在仿真系统中灵活地、反复的进行训练，使学生积累处理事故的经验和培养心理承受能力，帮助学生增强现场应变能力，从不同角度来分析事故，提高学生对事故的判断、处理事故的能力，积累处理各种类型异常和事故的经验。
三、水电机组仿真系统在课程教学中的应用
1.教学中应用水电机组仿真系统的优势
水电机组仿真系统被应用于水电机组监测与故障诊断课程教学中，在实践教学中的优势日益明显，对提高教学效率和教学效果起到了很大程度的促进作用。
首先，水电机组仿真系统利用文字、图片、动画、视频等多种表现形式，构建集可视化、临场感、交互性于一体的电站现场环境，有利于学生更快捷、更深刻地熟悉水电机组内部结构特征和空间位置关系，对设备有更加直接和全面的认识，为其日后工作打下良好的基础。其次，模拟水轮发电机组各个部分及整体的运行和故障运行，提供友好的人机交互平台，方便学生可以依个人实际情况任意选择所需要设备进行自主学习和相互交流，打破了实践时间、场地和设备的限制。第三，允许学生大胆的在虚拟环境中尝试各种故障方案，避免了今后在工作运行过程中遇到突发事件不能及时处理带来的恶劣影响，提高了学生的实际工作能力[3-4]。
2.水电机组仿真系统事故模拟实例
以模拟压油槽低油压事故为例，计算机仿真系统通过人为设定以下现象：（1）油泵控制器故障报警；（2）压油槽油面异常报警；（3）压油槽油压表指示异常；（4）事故低油压报警；（5）低油压保护动作；（6）机组负荷甩至“0”；（7）机组转速逐渐降低；（8）导水叶全关。
一旦发生上述现象学员应该可以初步判断事故原因可能是油泵故障或者油泵阀门位置不正确，并做如下处理措施：
（1）若是单机运行时，发生压油槽油压降低则迅速起动备用机组；（2）若是两台机以上并列运行时，如机旁盘动力电源消失，则应倒换机旁盘电源；（3）检查压油泵是否起动，若不起动，应手动起动压油泵，若油泵仍不起动，应检查空气开关是否已跳开，若已跳开，应重新投入，起动油泵运行；（4）若油压过低不能停机，立即起动事故油泵停机。
四、结论
计算机仿真系统在水电机组监测与故障诊断的教学中发挥出积极的作用，一方面有利于学生工程概念的形成，帮助学生在学习的过程中能够对机组结构、状态监测、事故发生等有一个感性的认识，同时也提高了学生对事故的判断处理能力，积累了处理各种类型异常和事故的经验。但是，目前研发的水电机组仿真系统为二维的系统仿真，随着计算机硬件技术的不断发展和三维建模技术的不断成熟，三维的水电机组仿真系统将是未来发展的必然趋势，届时基于三维建模和虚拟现实技术的水电机组仿真系统在帮助学生了解实际工程知识，提高动手操作能力，培养综合素质方面将起到更大的促进作用。
参考文献：
[1]王海根,马剑.仿真软件在数控技术课程教学中的应用[J].实验室研究与探索,2007,(11).
[2]王松廷,崔海文,杨光宇.变电仿真系统中的3D技术及其在教学中的应用[J].中国电力教育,2008,(S3).
低压电工教学篇7
关键词：中央空调实训模拟系统pLC核心控制
空气调节的任务，就是通过特定的专用设备和技术手段，使建筑物内空气的温度、相对湿度、洁净度和气流速度达到舒适性和工艺性的要求。空气调节设备和调节方式多种多样，其中中央空调因其功能齐全、调节完善而广泛用于现代化的建筑中。近年来空气调节技术越来越受到重视，伴随设备的调节技术手段呈现多样性和复杂性，其涉及的相关学科和技术领域也越来越广，尤其是在控制手段方面，越趋智能化，这就给管理人员和维修人员提出了更高的要求。为了使学生在学校掌握更多的中央空调相关知识，特设计组装了中央空调实习模拟系统，用于制冷专业学生的实习教学。
一、中央空调实训模拟系统设计思路及其工作原理
1.制冷系统的设计思路
采用风机盘管加新风系统的组合形式，展示中央空调的各组成部分。系统设有制冷系统、冷却水系统、冷冻水系统和风系统。其中制冷系统要求有最基本的四大件，冷却水系统采用两管制，风系统用简单装置代替，采用全新风系统。
2.系统工作原理示意图（图1）
图1模拟系统制冷原理图
（1）制冷系统：由压缩机、壳管式冷凝器、储液器、干燥过滤器、电磁阀、热力膨胀阀、壳管式蒸发器等组成。压缩机用于压缩低温低压的制冷剂气体，提高其压力；冷凝器把高温高压的制冷剂气体冷却成为常温高压的液体，储存于储液器中；热力膨胀阀将高压的制冷剂液体节流降压，然后进入蒸发器中进行蒸发吸热，获得冷冻水。当压缩机开机时，电磁阀通电打开，停机时，电磁阀失电关闭。
（2）冷却水系统：由冷却泵、冷却塔和壳管式冷凝器等组成。它的作用是把冷凝器放出的热量通过水散发到空气中。如果冷却水不够或没有冷却水，要求压缩机停止工作。
（3）冷冻水系统：由冷冻水水泵、壳管式蒸发器、两台风机盘管和一个模拟风系统组成。作用是把由蒸发器获得的冷量输送到空调房间。冷冻水泵启动前，电磁阀等管道阀门先打开。
（4）风系统：由模拟风系统代替，任务是把新风送入空调房间。
二、中央空调实训模拟系统控制设计思路及pLC核心控制
1.以pLC为核心的控制系统设计思路
为了满足制冷实习的需要，此控制系统应达到下列几个要求。
（1）把pLC控制技术应用于系统的控制，区别于传统的继电器控制，使学生对pLC有初步的认识。
（2）以pLC控制器为核心，把中央空调的控制要求体现出来，重点表现在开机和停机时的顺序控制。如图2所示。
图2顺序控制示意框图
（3）利用pLC，使设备有运行指示、停机指示、故障报警指示。
（4）利用pLC，对各个电动机有安全保护控制。
（5）能够在该系统中进行人为故障的设置。
（6）利用pLC，把温控器的温度信号进行处理，控制压缩机的切换。
为此，整个控制系统设计了两种运行模式，一是自动运行，即按下启动按钮后，电动机依次按一定的顺序启动并运行；按下停止按钮，各电动机依次按一定的顺序停机。二是单机运行，即每台电动机有独立的启动按钮和停止按钮，便于单机的检修及人为故障设置。两种模式的切换可以通过pLC来完成。控制主电路图如图3所示。
图3中央空调实习模拟系统电拖主电路接线图
2.压缩机的高压保护
其目的是防止排气压力过高而发生事故。产生压力过高的原因可能是冷凝器断水或水量不足，或者启动时排气管路的阀门未打开，或者制冷剂灌注过多，或者因系统不凝性气体过多等。保护控制的方法是在压缩机排气阀侧引一导压管，接到压力控制器上。例如：当1#压缩机排气压力超过设定值时，控制器立即动作，由pLC控制器X10端子输入信号，通过逻辑判断驱动Y3线圈断开，控制外部负载交流接触器Km4断电，切断1#压缩机电源，同时通过Y15驱动报警信号，红灯HL14闪烁。
3.压缩机的低压保护
压缩机吸气压力低也是不允许的。如果吸气压力低于要求值时，一方面由于吸气压力过低，使冷冻水温度过低；另一方面因低压侧压力过低，空气容易渗入。其方法是在压缩机吸气侧引出一导压管，接到低压控制器上。例如：当1#压缩机吸气压力低于设定值时，控制器动作，由pLC控制器X10端子输入信号，通过逻辑判断驱动Y3线圈断开，控制外部负载交流接触器Km4断电，切断1#压缩机的电源，同时通过Y15驱动报警信号，红灯HL14闪烁。
4.冷冻水断水保护
冷却水系统中的水量不够时，将会引起压缩机排气温度升高，系统无法正常工作。保护控制方法是在冷却水回路上安装水流指示仪，当水量不够时，水流指示仪触点断开，由pLC控制器X34端子输入信号，通过逻辑判断，延时30秒后驱动Y3和Y4线圈断开，控制外部负载交流接触器Km4、Km5断电，切断压缩机的电源，同时通过Y15和Y16线圈驱动报警信号，红灯HL14、HL15闪烁。
5.冷冻水的温度控制
为了防止冷冻水温度过低而结冰，设有两个电子式温控器，分别控制1#压缩机和2#压缩机的开停。当冷冻水的温度降低至7℃时，2#压缩机停机；如果温度继续下降至5℃时，1#压缩机停机；而当温度回升至7℃时，1#压缩机开机；如果温度继续回升至9℃时，2#压缩机开机。
6.输入、输出分配图
图4pLC的i/o连接示意图
本控制选用FX2n-64mR可编程控制器，根据控制要求，pLC可编程序控制器的i/o分配图如图4所示。图中设置启动按钮SB0、停止按钮SB1，工作模式用两位按钮开关控制，闭合时自动运行，断开时单机启停。
中央空调实习模拟系统给教学带来了很大的方便，一方面能够结合课本知识，加快学生对中央空调的理解；另一方面丰富了制冷实习的内涵，尤其是引入pLC控制技术，拓宽了专业知识面，提高了学生对控制技术的兴趣，收到了很好的教学效果。但是由于此模拟系统针对制冷教学，重在基础知识学习，很多辅助设备都没有安装，和现实生活中的中央空调还是存在一定的差别，所以会使学生对中央空调的理解过于简单化，因此还有许多地方值得改进。另外，考虑到与新技术的结合，在有两台机组的情况下，可引入变频技术，一台用工频控制，一台用变频器控制，这样更能体现此模拟系统的教学价值。
参考文献：
[1]梁耀光，余文.现代电工新技术教程[m].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.
低压电工教学篇8
关键词:光机电一体化;实训装置;理实一体化教学;项目化教学;模块化教学
中图法分类号:tp3文献标识码:a文章编号:1009-3044(2010)01-254-03
applicationoftheopto-mechatronicspracticetrainingequipmentinCourseteachingofmechanicalSpecialty
FanGGui-sheng,SUnping
(ZhejiangwaterConservancyandHydropowerCollege,Hangzhou310018,China)
abstract:thetraditionalteachingequipmentismainlyusedtoverificationexperimentalteaching.itisdeficienttofosterstudentspracticalabilityandcreativity.theopto-mechatronicspracticetrainingequipmentwhichadoptsopenarchitectureandmodularstructure,appliesvarioustechnologies,suchasmechanicaltechnology,electricalcontroltechnology,pLCtechnology,pneumatictechnology,sensingtechnologytotrainstudentscomprehensiveability.inthispaperbasicstructureandmainfunctionsoftheopto-mechatronicspracticetrainingequipmentareintroduced.Somecoursemodulesandcourseprojectsofmechanicalspecialtyaredesignedbasedontheequipment.Finally,bymakinganexampleintheelectricalcontrolandpLCcourseteaching,theteachingmethodcombiningtheorywithpracticeisdescribed.
Keywords:opto-mechatronics;practicetrainingequipment;teachingcombiningtheorywithpractice;projectteaching;modularteaching
1概述
职业教育的核心是提高学生的实践动手能力和分析解决实际问题的能力。传统的职业教育模式是专业理论课和实训课分开进行,其弊端是理论和实践相分离,重理论而轻实践,教师教学缺乏新意,上课枯燥乏味,学生听课不感兴趣,上课昏昏欲睡,这样直接造成的后果就是培养的学生动手能力差,解决实际问题的能力差,课程教学难以达到职业教育培养目标的要求。解决该问题的关键是适当引入实训设备,探索理实一体化教学模式。
理实一体化教学作为职业院校专业教学中探索创新的一种教学模式,它强调充分发挥教师的主导作用,将理论学习和实际训练紧密结合起来,注重培养学生的动手能力,全程构建素质和技能培养框架,丰富课堂教学和实践教学环节,提高教学质量。理实一体化教学要求学校建立专业教室,配备相应的专业设备和计算机辅助教学设施,将有关专业设备和教学设备同置一室,将专业理论课和生产实习等实践性教学环节安排在专业教室中进行教学[1-2]。
高职高专机电类课程教学大多需要实验实训设备的支撑。传统的教学仪器设备主要为了满足某门课程验证性实验的需要,缺乏对学生实践动手能力和创新能力的培养。光机电一体化实训装置融合了机械、电气、pLC、气动、传感等多种技术,采用了开放式和模块式结构,可满足《电气控制与pLC》、《机电一体化设备安装与维护》等多门课程理论实践一体化教学的需要。正是基于以上考虑,我校在省财政的支持下,面向机电一体化、数控技术、电气自动化等专业课程教学的需要,引入了光机电一体化实训装置和模块化生产线等设备,并积极探索理实一体化教学模式,取得了初步成效,显著提高了学生的实践动手能力和社会竞争力。
2光机电一体化实训装置的基本构成
2.1光机电一体化实训装置的总体结构
光机电一体化实训装置由型材导轨式实训台、典型机电一体化设备机械部件、pLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、低压电器模块、模拟生产设备实训模块(包含上料机构、搬运机械手、皮带输送线、物件分拣等)、接线端子排、各种传感器、警示灯和气动电磁阀等组成。整体结构采用开放式和拆装式设计,学生可以组装、接线、编程和调试由上料机构、搬运机械手机构、皮带输送线和物料分拣组成的光机电一体化设备。装置的总体结构示意图如图1所示。
2.2装置主要模块的基本组成
1)pLC主机:采用了CpU226aC/DC/晶体管(24路数字量输入/16路晶体管输出)、两个RS-485通信口、em222(8路数字量输出),在pLC的每个输入端均有开关,pLC主机的输入/输出接口均已连到面板上,方便用户使用。
2)变频器模块:采用西门子mm420变频器,三相380V供电,输出功率0.75Kw。集成RS-485通讯接口,提供Bop操作面板;集成3路数字量输入/1路继电器输出,1路模拟量输入/1路模拟量输出;具备过电压、欠电压保护,电机过热保护,短路保护等。提供调速电位器,所有接口均采用安全插连接。
3)电机模块:包括三相交流异步电动机,步进电机和步进电机驱动器等。
4)低压电器模块:配备了交流接触器、热继电器、电子式时间继电器、中间继电器、变压器、整流电路、能耗制动电阻、带灯按钮、断路器、熔断器、行程开关、组合开关、转换开关、速度继电器、磁性开关、急停按钮、复位按钮、自锁按钮等低压电器。
5)气动模块:包括了静音气泵、单杆气缸、双杆气缸、气动手爪、单控电磁阀、双控电磁阀、旋转气缸等。
6)传感器模块:具备了电感传感器、漫反射式光电传感器、对射式光电传感器、光纤传感器,可区分金属物料和非金属物料、不同颜色的物料。
7)触摸屏与组态模块:配备了深圳步科eViewmt4200工业触摸屏和eV5000组态编程软件。
2.3装置主要部件的工作原理[3]
1)机械手搬运机构
当存放料台检测光电传感器检测物料到位后,机械手手臂前伸,手臂伸出限位传感器检测到位后,延时0.5秒,手爪气缸下降,手爪下降限位传感器检测到位后,延时0.5秒,气动手爪抓取物料,手爪夹紧限位传感器检测到夹紧信号后;延时0.5秒,手爪气缸上升,手爪提升限位传感器检测到位后,手臂气缸缩回,手臂缩回限位传感器检测到位后;手臂向右旋转,手臂旋转一定角度后,手臂前伸,手臂伸出限位传感器检测到位后,手爪气缸下降,手爪下降限位传感器检测到位后,延时0.5秒,气动手爪放开物料,手爪气缸上升,手爪提升限位传感器检测到位后,手臂气缸缩回,手臂缩回限位传感器检测到位后,手臂向左旋转,等待下一个物料到位,重复上面的动作。在分拣气缸完成分拣后,再将物料放入输送线上。
2)物料分拣机构
当入料口光电传感器检测到物料时,变频器接收启动信号,三相交流异步电机以30HZ的频率正转运行,皮带开始输送工件,当料槽一到位检测传感器检测到金属物料时,推料一气缸动作,将金属物料推入一号料槽,料槽检测传感器检测到有工件经过时,电动机停止;当料槽二检测传感器检测到白色物料时,旋转气缸动作,将白色物料导入二号料槽,料槽检测传感器检测到有工件经过时,旋转气缸转回原位,同时电动机停止;当物料为黑色物料直接导入三号料槽,料槽检测传感器检测到有工件经过时,电动机停止。
3基于实训装置的课程模块与项目设计
光机电一体化实训装置融合了机械、电气、电动机、pLC、气动、传感等多项技术,并面向职业教育发展的需要,采用了开放式和拆装式结构,可根据课程内容需要选用不同的模块组合,满足《电气控制与pLC》、《液压与气动控制》、《变频调速技术》、《检测与传感技术》、《机电一体化设备安装与维护》等多门课程理实一体化教学的需要。表1为利用该实训装置开发的课程模块和教学项目。
4基于实训装置的理实一体化教学
4.1理实一体化教学场地安排
传统的职业教育模式是理论教学和实践教学分开进行,造成理论与实践分离,而且实验实训室功能单一,设备利用率低。为了改变这种现状,突出职业教育的实践性,我校引入了光机电一体化实训装置,并根据现场化教学的需要,将教学环境设计为现场教学模式,建立理论与实践一体化教学的专业教室,融教室、实训、实验、考工于一体,使专业教室具有传统教学、多媒体教学、实物展示、演练实训、考工强化训练和考工等多种功能,营造出良好的职业氛围和环境。整个一体化实训室面积达150m2,室内配备了九台光机电一体化实训装置,一套mpS模块化生产线实训装置,以及46台电脑和投影、音响教学设备,配备了统一的实验桌椅、黑板、仪器柜等,可满足单班课程现场化教学的需要,实现课程教学做于一体,教学场地布置如图2所示。
电脑与操作台区属于基础教学部分,主要用于知识讲解、课程讨论、软件编程、低压电器实训等。实验桌上安装了网孔板,既用于液晶显示器的保护,又可固定常用的低压电器,作电工实训用。光机电一体化实训区属于应用部分,既可用于单门课程的实训需要,也可满足课程综合教学的需要,如pLC实训、变频调速实训、机电设备安装与调试操作等。模块化生产线区属于高级扩展部分,配备了自动传输、立体仓库、三坐标测量、模拟加工等八个模块,模块与模块之间采用了以太网和现场总线进行相互连接,侧重于生产线的总体控制实训等。
4.2《电气控制与pLC》理实一体化教学思路
我校的《电气控制与pLC》课程在2005年被确定为省级精品课程,四年来项目组老师根据我校学生的特点探索了多种现代化教学方法,其中效果最显著的当属基于光机电一体化实训装置的理实一体化教学模式。以下为实施该教学模式而采取的一些有效措施:
1)课前根据实训装置的特点,合理设计教学项目,编写教学讲义,制作多媒体教学课件和仿真动画,以提高课程教学的实用性和针对性,提高学生学习的积极性和趣味性。这部分工作是关键所在,直接关系到理实一体化教学模式能否顺利进行。
2)在课程教学之初,组织学生到校工程训练中心进行参观,增加感性知识,了解普通车床、铣床、钻床的工作原理和控制要求,以及实际的电气控制电路;了解常用低压电器、pLC在数控车床、数控铣床、加工中心、电梯控制系统中的应用等。
3)在讲解电气控制部分时,每个实验桌上放一套常用的低压电器和电工工具,方便学生了解各种低压电器的结构,学习基本控制电路的安装、调试方法等。
4)在讲解pLC基础部分时,每个实验桌上放一个pLC和一套常用的低压电器,方便学生了解pLC的结构、接线方法等;方便学生自己动手设计、调试基于pLC的电机控制电路等。
5)根据学生的特点,实行分类教学,充分发挥学生间的传、帮、带作用。对于平时表现优秀的学生,给与较高的要求,安排较难的设计任务,并要求不光自己学会设计和操作,还需要帮助组内的同学完成设计任务。对于平时表现一般的学生,需要加强引导和督促,适当加以鼓励,激发学生的学习兴趣和求知欲。对于平时表现较差的学生,则需要给予较多的关注,必要时采用强制措施,迫使他们掌握本课程的基础知识和基本技能。
6)加强中间过程考核和期末实践考核,增添答辩环节,提高学生的口头表达能力,强化学生综合技能的培养。对教学过程中的每个项目组织考核,并根据学生的表现进行打分,计入平时成绩。在期末再安排一次实践考核,随机抽取平时训练过的项目任务,并给予评分,计入总评成绩。在实际操作过程中,这一招对平时不太爱学习的学生有很大的促进作用。
5结束语
将光机电一体化实训装置引入课程教学,实现理论与实践一体,不仅提高了学生的学习兴趣和实践动手能力,同时也提高了教师的教学业务能力。整个实训装置包括了机械、电气、pLC、组态设计、气压、传感器等多项知识,不仅要求教师要有过硬的理论知识,更重要是具备综合运用知识和解决问题的能力,随时解决学生在操作中碰到的各种问题。另外新的实训设备引入,也需要教师根据实训装置编写合适的讲义,探索新的教学模式,这样对教师个人能力的培养也有很大的促进作用。
参考文献:
低压电工教学篇9
关键词：电机与电气控制技术技工院校理实一体化教学法
大多技工院校电气工程及其自动化专业授课过程中，将理论教学与实践教学分开组织，理论课老师向学生传授专业知识点，实践指导老师教会学生职业技能。理论教学与实践教学的分隔，教学效果并不好，难以调动学生学习积极性。笔者以电机与电气控制技术为例，介绍理实一体化教学模式的构建与实施。
一、理实一体化教学模式的构建
电机与电气控制技术是技工院校电气工程及其自动化专业的核心专业课，该门课程实践性强，学生通过本门课程学习，可以了解典型电气控制电路原理，学会组装与调试电气控制系统。特别要提及的是，该门课程的内容比较多，知识涵盖面比较广，采用传统教学模式，学生学起来会感到枯燥乏味，非常吃力，最终影响教学效果。采用理实一体化，能够调动学生学习的积极性，激发学生学习的兴趣。比如在讲解低压器相关理论知识点时，可以现场提供一个实物，让学生自己观察实物的形状、结构组成、铭牌信息等，采用这样理实一体化教学，学生能够将枯燥难学的内容，通过自己的感观加深印象。
二、理实一体化教学方法的实施步骤
1.确定任务
理实一体化教学方法应用于电机与电气控制技术课程时，根据课程内容的要求，可以将项目分为三大模块，即常用低压电器的识别、电动机控制电路的安装与调试、常用机床电气控制电路的安装与调试。
在常用低压电器的识别模块中，常用低压电器包括电气开关、熔断器、交流接触器、热继电器等，教学目标是能够说出常用低压电器的类别、性能、结构组成、工作原理、电路中符号表达方式等。
电动机控制电路的安装与调试模块，这是本课程教学的重点，具体教学内容、学习目标、课时分配安排如下。
（1）教学内容：三相异步电动机点动正转控制线路的安装与调试。
学习目标：会安装与调试常见控制线路。课时安排：理论教学2课时，实践教学4课时。
（2）教学内容：三相异步电动机连续正转控制线路的安装与调试。
学习目标：会安装与调试自锁控制线路。课时安排：理论教学4课时，实践教学4课时。
（3）教学内容：两地控制点动连续混合正转控制电路的安装与调试。
学习目标：设计电路图，会安装与调试元件。课时安排：理论教学2课时，实践教学2课时。
（4）教学内容：三相异步电动机正反转控制线路的安装。
学习目标：安装与调试接触器联锁正反转控制电路。课时安排：理论教学2课时，实践教学4课时。
（5）教学内容：顺序控制线路安装与调试。
学习目标：正确安装两台电动机顺序。课时安排：理论教学4课时，实践教学4课时。
（6）教学内容：三相异步电动机降压启动控制线路的安装与调试。
学习目标：安装与调试降压启动控制电路。课时安排：理论教学4课时，实践教学4课时。
（7）教学内容：三相异步电动机制动控制线路的安装与调试。
学习目标：安装与调试反接抽动控制线路。课时安排：理论教学4课时，实践教学4课时。
常用机床电气控制电路的安装与调试模块中，主要学习内容为Ca6140型车床、m7120磨床、Z3040摇臂钻床、X62w型卧式铣床、t68卧式镗床的电气控制电路的分析与检修。
2.组织实施
理实一体化教学内容确定后，对全班学生进行分组教学，平均每组安排三四人。分组的时候，要注意到学生之间的差异性，操作能力强弱者搭配安排。在项目实施过程中，许多学生缺乏主动性，依赖性比较强，一般要等到老师示范后才会动手。为了解决这个问题，笔者在教学过程中，打破过去实行的“组长化”，即在汇报小组成果时，不再固定于组长汇报，而是采用抽签制，小组内人人都有可能被抽选汇报小组成果。在有一定的压力下，学生就不会再有等靠的心态，都会主动参与到小组任务中，这样学生中每位成员的积极性明显提高。
3.项目考核模式的改进
传统教学考核中，平时成绩占40%，期末考试成绩占60%。这种考核方法忽视了实践教学，纯粹是为了考试而考试。实施理实一体化教学方法后，建议在课程考核中量化实训成绩，比如平时成绩占30%，课程设计实训成绩占40%，期末成绩占40%。这种考核模式中，平时成绩不仅包括学生的出勤情况、课堂积极性、课外作业的完成情况等，还包括在项目任务中的动手能力与合作情况等。
参考文献：
低压电工教学篇10
关键词：开发内化；学习兴趣；师生互动
中图分类号：G642.4文献标志码：a？摇文章编号：1674-9324（2014）15-0078-02
积极探索新的教学模式和方法对于提高教学质量和效率具有十分重要的意义。在众多的实践方法中，有的着重师生互动[1]，有的着重精讲精练[2]，还有的方法关注课后检查和预习复习[5]，都取得了一定的效果，但是这些方法在一定程度上缺乏系统的整合。在本文中，通过以开发内化新教学模式为宏观指导，以《电机及拖动》课程为微观切入点，阐述了新模式对于提升教学效果的重要作用和意义。
一、开发内化教学模式基本内容
大学教育的根本任务是培养成功人才，而成功人才又必须具备成功素质，通过开发内化教学，开启学生的智慧，发掘学生的潜质，将教学内容从观念、品格、知识、能力、方法五个方面转化为学生的素质[3，7]。内化是素质形成的标志，践行是素质内化的形式，开发内化教学的标志是践行和会运用。开发内化教学从系统角度可分为“教师引导、学生研习、课堂检验、释疑解惑、精讲提升”几个步骤。“教师引导”表现出新教学模式对老师提出了更高的要求，老师必须要不断地拓宽自己的知识层面，一定要吃透教材，对于每次课的重难点要有高度的敏锐性，能够在第一时间循序渐进地提出新问题，引导学生不断地开始新的思考和学习[6]。同时若老师针对各种问题都能处理得很好，其实也在学生中树立了威信。复习题侧重记忆与理解，预习题侧重引导提升、布置任务，练习侧重思考与运用，“三习”题必须覆盖教学的核心内容、重点和难点，通过“三习”促进学生内化。课堂检验要严格要求，不能走过场，提问要精心思考，要有深度，能激发学生发表自己的观点。释疑解惑主要目的是培养学生的怀疑、批判和创新精神，养成学生质疑治学的习惯。开发内化教学新模式中，老师的课堂讲授时间是有限的，“时间越长越简单，时间越短越困难！”因此要求授课过程的组织安排有机、有序、有理[4]。
二、新模式在《电机及拖动》教学中的应用
《电机及拖动》是培养工程应用型自动化、电气工程专业人才的一门专业基础课。着重讲解了各种常用电机的结构、原理、运行特性及维护知识。在专业课程结构中起到承前启后的作用。一方面，它与基础课程紧密联系，是基本电磁原理在电机这种特定结构中的应用；另一方面，为后续专业课程和实践操作提供研究对象和理论依据。《电机与拖动》是建立在学生已初步掌握电路与磁路的基础之上的，在学习本门内容之前，学生虽然已初步了解了电磁场理论部分的相关知识，如电、磁、力的相互作用等，但是距离实际的应用还有一定距离。电机与拖动物理概念多，且比较抽象，往往学生对学习本门课程有畏难情绪。因此本门课程，对学生学习来说有一定的难度。
1.新模式中的教法。发散思维法：紧紧围绕同一个问题，从不同的角度引导学生的思考方向，发散学生思维，在新问题和旧知识之间建立联系，得到多个解决问题的途径，使学生的知识结构网格化、高效化。
问题串联法：如果把针对特定问题的解决方法比喻成珍珠，那么问题就是那根将他们连在一起的线。问题串联法的提出源自“事物的发展是曲折的”这一哲学规律。每种方法都存在缺点和优点。针对提出的问题，将不同的方法串联在一起解决问题，层层递进，优势互补。这种教法的应用，有利于保持学生的学习热情，使学习过程成为探索、发现的过程。
两种教法在教学过程中相互渗透，互为补充。
2.新模式中的学法。小组讨论法：根据班级的实际情况将学生分组，使每组都同时具有优、中、差三个层次的学生。通过小组协作解决问题，使不同层次的学生相互学习，都能在原有的基础上学有所得，最大限度地发挥学生的主动性、合作性、创造性。
方案比较法：比较是重要的思维过程，有比较才有鉴别。只有通过比较才能针对不同的需要作出恰当的选择。在方案评价、课堂练习环节，同学们需要将各种解决问题的方法归纳比较，并应用到具体的工业环境中去。
三、开发内化教学新模式中教学过程示例
通过授课使学生了解全压启动及其对电网和自身的影响，掌握各种降压启动法的优缺点及应用。目标在于提高学生知识迁移的能力，并通过小组合作式教学，让学生在学习过程中获得交流、探索、协作和愉悦的情感体验。其中的重难点在于各种降压启动法的优缺点及应用及如何根据工业实际选择恰当的启动方法。
1.导入新课提出任务。首先播放一个模拟生活经验的视频，当有电动机启动投入使用时，同一线路的灯泡亮度变暗了。为什么会出现这种现象呢？通过这一设问使学生了解电动机启动对电网和自身的影响。继续用设问的方法使学生了解全压启动及其启动特性：简单，但是启动电流大，对电网和自身的影响大。只有当：①容量在7.5Kw以下的三相异步电动机。②电动机在启动瞬间造成电网电压波动小于10%，不经常启动的电动机可放宽到15%。③满足一定的经验公式。这三个条件之一得到满足时，才能使用。针对缺点，提出核心问题――“如何才能降低启动对电网和自身的影响”。
2.分析问题，提出方案。教师引导学生，分析问题，建立“降低电压是手段，限制电流是目的”的问题表征，并展开小组讨论。由于大部分学生对欧姆定律掌握熟练，所以经过讨论，绝大部分小组都能迅速发现并理解定子绕组串电阻降压启动法。这种方法简单、易于实现，但分压电阻要消耗大量的电能。限制了这种方法的推广，只用于空载、轻载的启动。针对这种情况向学生提出要求：在笼型异步电动机的启动过程中，如何节能地降低电压、限制电流。经过讨论，很多小组会提出降低电源电压的思路，但并没有提出具体的措施。教师用设问的方式将变压器的作用引入，学生立刻就能发现变压器可以降低笼型异步电动机启动时的电压，而且变压器效率很高，避免了能量的浪费，这就是自耦变压器降压启动法，它可以在启动时，根据不同需要提供多种启动转矩，但需外加变压器，成本高。用于功率比较大的场合。针对缺点，提出新问题：在笼型异步电动机的启动过程中，如何节约成本地降低电压、限制电流。很多小组会因旧知识固有的复杂性，无法将其与所面临的问题结合起来思考，而陷入思维瓶颈，我将适时带领同学们复习三相交流电星型连接和三角形连接电路中相电压、相电流、线电压、线电流之间的关系。得出Y型连接的绕组比Δ型连接的绕组承受的电压小，线路中的电流也会得到限制这一结论。将这个结论与问题结合起来思考、讨论。各小组就会很容易地发现Y-Δ降压启动法。这种方法设备简单，成本低，但提供的启动转矩较小，应用于三角形接法的笼型异步电动机空载、轻载启动。
3.方案评价、课堂练习。要求各小组总结启动方法的优缺点及应用范围，这个要求只有在对各种启动方法深刻理解的基础上才能回答得好。所以这个环节同时起到了小结和反馈的作用。表格的填写既使同学们对所学知识进行梳理、归纳，又表现出知识掌握的不同层次。
为了突破难点，设置课堂练习。要求各小组为四种不同的工业场合在本节课所学过的五种启动方法中选择合适的选项。在分析、讨论、引导，最终得出答案的过程中，使同学们初步了解如何根据具体情况选择合适的启动方法。难点得以突破。
4.作业布置。必做作业：以小组为单位，为不同种类启动方法举出三个以上的应用实例。拓展作业：通过查资料、做调查了解工业实际中，不同启动方法的占有率，并分析原因。授课过程体现了开发内化教学新模式中对发散思维教学法和问题串联教学法的尝试，教师由学科老师转变为学生学习的促进者和指导者，学习的主要资源和兴趣点不再是课本而是实际的问题和解决问题的需求。教学的侧重点在于注重学生思维的磨炼，教学活动中始终强调协调学生与教师之间平等和谐的关系。
四、结论
本文讨论和研究了开发内化教学模式的内涵和外延，以及在电机及拖动教学中的应用。对开发内化教学目的有不同的理解就会有不同的教学方法，要贯彻执行开发内化教学模式，必须理清实行这种教学模式的目的，明确开发内化教学的目的就是帮助学生建立一个自觉学习的行为和习惯。同时在教学工作中，教师应更有激情地投入到教学工作中，将开发内化教学模式开展得更好。
参考文献：
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[2]陈宪，张健，关森，等.面向21世纪一种新教学模式的设计[J].中国高教研究，2001，（1）：84-85.
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[5]何克抗.建构主义的教学模式，教学方法与教学设计[J].北京师范大学学报（社会科学版），1997，5（143）：375.
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